JP2009517620A - バーナー配列 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は複数の貫通孔（２）を有するバーナープレート（１）と、バーナープレート（１）から伸張する燃焼ゾーン（３）の形成を監視するための監視ユニットとを備えたバーナー配列であって、前記監視ユニットは、前記燃焼ゾーン（３）に向かっている前記バーナープレート（１）の上面（４）の上に陰極（５）と、前記燃焼ゾーンの領域の中に伸びている陽極（７）とを備える。熱安定性、ひいては、耐久性を向上させるため、本発明によれば、前記バーナープレート（１）は非金属材料でできており、前記陰極（５）は前記バーナープレート（１）の前記上面（４）の前記領域において単独に形成された部品として配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は請求項１の前段に記載のバーナー配列に関するものである。

このようなバーナー配列というものが、現行の技術において一般に知られている。特に、ガスバーナーは金属製のノズルあるいはバーナープレートを備えている。ガスバーナーの使用時、ノズルを通って流れるガスが燃焼する。これに伴って、炎がバーナープレートの上面から伸張する。使用時において、この炎が、例えば突風によって消されてしまうといったこと等が、とりわけ起こりうる。この場合、ガスがノズルを通って漏れてしまう。例えば、閉ざされた部屋では、これはガスと空気から成る爆発性の混合物をもたらしうる。これを避けるために、監視ユニットをバーナープレートに設けて、バーナープレートから伸張している炎が消されるのを監視する。この監視ユニットにおいて、金属製のバーナープレートは陰極の役割を果たす。陽極は炎の領域における陰極の上に設けられる。この陰極と陽極の間の電気伝導率の有意な変化に基づいて、炎が消されてしまったことが検出でき、この結果、ガス供給線に取り付けられた安全遮断弁を閉じることができる。裸火を生じさせることによってガスを燃焼するこのようなガスバーナーは、最適な燃焼等を可能にしない。

ＤＥ ４３ ２２ １０９ Ａ１により、いわゆる多孔ガスバーナーが知られている。これに関連して、ガスは多孔質セラミック製のボリュームバーナー・エレメントで燃焼する。この提案された多孔ガスバーナーは、特に清浄な燃焼を可能にする。ボリュームバーナー・エレメントを備えていることで、使用中に好ましくない燃焼反応の低下が生じることがほぼなくなるであろう。しかしながら、こういった多孔ガスバーナーを用いても、可燃性ガスの好ましくない漏れは、例えば点火装置の不良を原因として、依然として起こりうる。

本発明の目的は、現行の技術における不利な点を取り除くことである。特に、低公害燃焼を可能にし、同時に未燃燃料の好ましくない漏れの迅速、且つ信頼性の高い検出を可能にするバーナー配列を特定する。

この目的は、請求項１の特徴により達成される。本発明の有用な実施形態は、請求項２から１２の特徴に拠るものである。

本発明によれば、バーナープレートは非金属材料からできているものが備えられ、陰極は単独で形成された部品としてバーナープレートの上面の領域に配置される。

バーナープレートを作るために非金属材料、例えばセラミック材料を利用しているため、温度耐性が向上し、よってそのように形成されるバーナー配列の耐久性が向上する。単独部品として設計される陰極を備えることにより、バーナープレートから伸張する燃焼帯の形成を監視する監視ユニットを構成することを可能にする。提案のバーナー配列は、炎が消えたことや、点火不良等を迅速、且つ高い信頼性で検出することを可能にする。提案のバーナー配列は、表面燃焼バーナー及びボリュームバーナーの両方の実施に適している。こういったバーナーは特に清潔な燃料燃焼を可能にする。この「燃料」という用語は、特に気体燃料、例えば可燃ガス、気化液体燃料、例えば気化油、空気の混合物、およびアルコールと空気との混合物等を意味すると理解される。

有利な実施形態によれば、燃焼を可能にし、かつ連通する孔の領域を有するボリュームバーナー・ボディーは上面と逆側に配置される。こういったボリュームバーナー・ボディーを備えることで、簡単で費用のかからないボリュームバーナーを製作する方法が可能になる。この場合、燃料の燃焼は基本的にボリュームバーナー・ボディー内で生じる。これに関連して、所定の幅を有するスリットをボリュームバーナー・ボディーの上面と底面の間に設けることができる。スリットの幅は、有効的には０．５から１５ｍｍ、好ましくは１から５ｍｍである。提案のスリットを設けることで、点火が簡素化される。

更に有利な実施形態によれば、ボリュームバーナー・ボディー および/またはバーナープレートはセラミック材料からなる。これに関連して、これは多孔性セラミック、有孔板、セラミック発泡体等であり得る。

有用な実施形態によれば、陰極はスリットに配置される。陰極は、例えば上面の上に横たわるように配置され得る。しかしながら、陰極がバーナープレートの上面に向かって開いている凹部に収容されている時、特に有利であると考えられる。この場合、バーナー配列の操作中に、陰極の好ましくない激しい加熱が避けられる。これにより、特に正確な不具合の検出が可能となる。

バーナープレートに設けられた貫通孔のうち少なくともいくつかが、凹部において開いていると有効的である。これにより、凹部に収容された陰極が、依然として未燃のガスによって取り囲まれ、よって冷却される。

凹部は、好ましくは、陰極がその中に完全に収容され得るように、十分深く設計される。つまり、陰極は上面の上方にある凹部の外に突出していない、特に、燃焼ゾーンの領域の中に突出していない。

更なる実施形態によれば、陰極は、凹部から上面と反対側にあるバーナープレートの更なる底面まで伸張して備えられる。これにより、熱を、陰極から反対側の冷えている更なる底面へと導くための簡単な方法を可能にする。

更なる実施形態によれば、陰極は、ボリュームバーナー・ボディーの底面に向かって開いている凹部に収容することが可能である。これに加えて、ある程度陰極は、バーナープレートの上面の上にある「空隙」の中とボリュームバーナー・ボディーの底面の上にある「空隙」の中とに部分的に収容されることも考えられる。

更なる実施形態によれば、凹部は陰極の形状に対応して形成される。これにより、陰極の好ましくない激しい加熱が防止するための簡単で費用のかからない方法が提供される。

陰極は、有孔板から形成することができ、あるいは、好ましくは渦巻き状あるいは蛇行形状の曲がったワイヤーから形成することができる。陰極は、有効的には耐熱性の金属から製作される。

提案のバーナー配列は、特にガスバーナーにおいて有効的に利用される。

図面に基づき、実施例を用いて、本発明をより詳細に説明する。

図１と図２は第１のバーナー配列の図を示している。このバーナーは表面燃焼バーナーである。セラミック材料、例えばAl₂O₃、ZrO₂等からできているバーナープレート１は、円筒ディスク形状を有している。バーナープレート１は、例えばガス状燃料を導通するために、軸方向に走る複数の貫通孔２を備えている。参照符号３は、バーナープレート１の上面から伸張する炎を示している。貫通孔２の直径は、炎３が広がること、つまり貫通孔２内での炎３の形成が不可能になる様に選択される。耐熱性の金属からなる陰極５は、上面４に向かって開いている対応して形成された凹部６に収容される。凹部６の深さは、凹部が例えば曲がったワイヤー形状に設計されている陰極５を完全に収容できるようになっている。つまり、陰極５は、上面４の上方に突出していない。貫通孔２は、凹部６の中に伸張することができる。凹部６は、バーナープレート１を形成するセラミックの焼成後、ミリング・マシンによる切削加工、研削等のいずれかにより作ることができる。しかしながら、凹部６は、バーナープレート１の焼成前に、セラミック素地の適切な形成あるいは加工によってすでにつくられていることが好ましい。

参照符号７は、陰極５と略対向するように、炎３の領域へと突入している陽極を示している。

図１が特に示しているように、陰極５の端部５aは、バーナープレートの底面８を介して、バーナープレート１を通って、バーナープレート１の外に導通する。

図３および図４は第２のバーナー配列を示している。これに関連して、円筒ディスク形状に作られたボリュームバーナー・エレメント９が、バーナープレート１の上面４の上方に設けられる。上面４とボリュームバーナーの底面１０との間に形成されたスリット１１は、１から５ｍｍの範囲の幅を有する。

ボリュームバーナー・エレメント９は、有効的には多孔性の材料、例えば多孔性セラミック、セラミック発泡体、あるいは金属繊維製の編み物等からなる。ボリュームバーナー・エレメント９は更なる貫通孔１２を有しており、これを通って陽極７がバーナープレート１の上面４の近傍にまで導通する。

バーナー配列の機能を下記に述べる。

ガスは、バーナープレート１における貫通孔２を通って流れる。このガスは、点火装置（ここには示されない）によって、点火される。これにより、炎３が上面４からバーナープレート１へと伸張する。炎３の形成によって、電気伝導度における有意な変化が、測定装置（ここには示されない）によって、陰極５と陽極７との間で測定される。この変化は炎３の存在を示している。もし、例えば点火不良あるいは突風が原因で炎３が生じなければ、あるいは消された場合、このことは、陰極５と陽極７との間において伝導度の上昇が欠如していることによって検出される。例えば、ガス供給線に取り付けられた安全遮断弁を、自動的に閉じることができる。

できるだけ信頼性のある伝導度測定値を得るためには、陰極５を所定の温度範囲内に維持することが有効であることが証明されている。この目的のために、陰極５は、バーナープレート１の上面４に向かって開いている凹部６の中に配置される。図１および図２に特に示されているように、炎３はバーナープレート１の上面４から先ず伸張する。つまり、陰極５は炎３の内に位置していない。これとは別に、陰極５は凹部６へと伸張している貫通孔２を通るガスによって取り囲まれることが可能で、それによって、陰極５は冷却され、所定の範囲内の温度範囲に維持することが可能である。陰極５の更なる温度の安定化のために、その端部５aをバーナープレートの底面８を通して外部へ導出することが有効である。これによって、上面４の領域における陰極５に伝達された熱を、バーナープレートの底面８上におけるより冷えた領域へと導くことが可能である。提案された陰極５の配列によって、炎３の有無の安全かつ高信頼の検出を可能にする。

図５、図６、図７、および図８は、陰極５の可能な実施形態を示している。図５、図６、および図７において、陰極５は、曲がったワイヤーからできている。陰極５は、何れも、バーナープレートの底面８まで導出された、少なくとも１つの端部５aを有している。図５、図６、および図７が示すように、ワイヤーは蛇行形状あるいはまた、渦巻き状に曲がっていることが可能である。

図８に示す陰極５は、そこから伸張している熱放散・接続エレメント１３を有する多孔板から成る。

第１のバーナー配列の斜視図 図１に示すバーナー配列の断面図 第２のバーナー配列の斜視図 図３に示す領域Ａの詳細図 第１の陰極の斜視図 第２の陰極の斜視図 第３の陰極の斜視図 第４の陰極の斜視図

符号の説明

１ バーナープレート
２ 貫通孔
３ 炎
４ 上面
５ 陰極
５ａ 陰極の端部
６ 凹部
７ 陽極
８ バーナープレートの底面
９ ボリュームバーナー・エレメント
１０ ボリュームバーナー・エレメントの底面
１１ スリット
１２ 更なる貫通孔
１３ 熱放散・接続エレメント

Claims (12)

1. 複数の貫通孔（２）を有するバーナープレート（１）と、バーナープレート（１）から伸張する燃焼ゾーン（３）の形成を監視するための監視ユニットとを備えたバーナー配列であって、
   前記監視ユニットは、前記燃焼ゾーン（３）に向かっている前記バーナープレート（１）の上面（４）の上に陰極（５）と、前記燃焼ゾーンの領域の中に伸びている陽極（７）とを備え、
   前記バーナープレート（１）は非金属材料でできており、前記陰極（５）は前記バーナープレート（１）の前記上面（４）の前記領域において単独に形成された部品として配置されることを特徴とするバーナー配列。
2. 燃焼を可能にし、かつ連通する多孔空間を有するボリュームバーナー・ボディー（９）が、前記上面（４）の反対側に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のバーナー配列。
3. 所定の幅を有するスリット（１１）が、前記ボリュームバーナー・ボディー（９）の前記上面（４）と底面（１０）との間に設けられていることを特徴とする、先行請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。
4. 前記ボリュームバーナー・ボディー（９）および/または前記バーナープレート（１）は、セラミック材料でできていることを特徴とする、前述の請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。
5. 前記陰極（５）は、前記スリット（１１）の中に配置されていることを特徴とする、先行請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。
6. 前記陰極（５）は、前記バーナープレート（１）の前記上面（４）に向かって開いている凹部（６）の中に収容されることを特徴とする、先行請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。
7. 前記バーナープレート（１）に設けられている前記貫通孔（２）のうちの少なくともいくつかが、前記凹部（６）の中で開いていることを特徴とする、先行請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。
8. 前記陰極（５）は、前記凹部（６）から、前記上面（４）の反対側にある前記バーナープレート（１）の更なる底面（８）の中へと伸張していることを特徴とする、前述の請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。
9. 前記陰極（５）は、前記ボリュームバーナー・ボディー（９）の前記底面（１０）に向かって開いている凹部（６）の中に収容されることを特徴とする、先行請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。
10. 前記凹部（６）は、前記陰極（５）の形状に対応して形成されることを特徴とする、先行請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。
11. 前記陰極（５）は、有孔板から、あるいは好ましくは渦巻き状あるいは蛇行形状のワイヤーから形成されることを特徴とする、先行請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。
12. 前記バーナー配列は、ガスバーナーの一部であることを特徴とする、先行請求項のうちの一つに記載のバーナー配列。

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